透射电镜多样品载网及其配套制样台、制备和使用方法与流程

1.本发明涉及透射电镜技术领域，具体涉及一种透射电镜多样品载网及其配套制样台、制备和使用方法。


背景技术：

2.透射电子显微镜是利用高能电子束放大成像的大型显微分析设备，其放大倍数可达到百万倍，能够在微纳尺度上提供材料的形貌、成分、结构等信息，已被广泛应用于材料、化学、生物、地质等众多学科领域。在透射电子显微镜中，载网是用于承载纳米颗粒样品、进行透射电镜高分辨率像观察非常重要工具之一。在现有技术中，一般将样品滴定在载网上，然后把载网安装在透射电子显微镜配套的样品杆上，最后把样品杆送进透射电子显微真空腔内进行测试。现有的普通载网每次只能滴定一个样品进行测试。透射电镜对高真空环境要求高，频繁更换样品，会增加样品台、测角台与真空球阀损坏等风险，不利于设备稳定运行与维护，另外也延长了测试的周期。随着测试样品数量的急剧增加，透射电镜测试机时便显紧张，测试时间成本增加。一些商业公司已经开发出多头样品杆，即每一次送样可以装入多个载网，这节省了装样进杆时间，提升了透射电子显微镜测试效率，同时也维护了腔室内的高真空度。但是多头样品杆的商业报价高昂，并且样品杆只能单角度倾转，倾转角度小，不能满足多样性测试的需要。
3.当前透射电镜载网多集中在其材料设计及微孔结构研究等，例如公开号为 cn105185674a、cn105185679a、cn102737935a等与“透射电镜载网”相关中国专利，这些专利公开的载网只能装载一个样品进行测试。公开号为cn109799253a的中国发明专《一种基于透射电镜普通样品台同时装载两个样品的方法》，针对多样品载网设计，采用了把普通载网用刀片进行手工简单分割、再分别装样的方法。此方法受限于手工操作，分割精度难以保证，容易对载网造成损伤。此外，缺乏针对纳米颗粒样品的多样品载网设计。总而言之，现有透射电镜载网存在不能满足多样性测试的需要的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种透射电镜多样品载网及其配套制样台、制备和使用方法，用以解决现有透射电镜载网不能满足多样性测试的需要的问题。
5.本发明提供一种透射电镜多样品载网，与制样台配套使用，包括二样品载网、三样品载网和四样品载网，所述二样品载网、所述三样品载网和所述四样品载网均以单样品载网本体为基础，分别在所述单样品载网本体上设置一字槽、三叉槽和十字槽形成，其中，所述单样品载网本体为圆形载网片，其直径为3mm、厚度为0.03mm；所述一字槽是宽为0.2～0.5mm、长为2.4mm的条形槽；所述三叉槽包括三条支叉槽，三条支叉槽以单样品载网本体的圆心为结合点，相互之间的夹角均为120度，每条支叉槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为1.2mm，三条支叉槽将三样品载网均分为三个区域；所述四样品载网由在单样品载网本体设置十字槽形成，所述十字槽包括横向槽和竖向槽，横向槽和竖向槽相互垂直交叉，横向槽和
竖向槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为2.4mm，将四样品载网均分隔为四个区域。
6.优选地，所述一字槽、所述三叉槽和所述十字槽均为中空结构。
7.优选地，所述单样品载网本体为碳支持膜载网、微栅载网或超薄碳膜载网。
8.本发明还公开了一种制样台，与上述的透射电镜多样品载网配套使用，包括二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台，且分别与所述二样品载网、所述三样品载网和所述四样品载网配套，所述二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台均包括一制样台基座，所述制样台基座的中部设置有凸起，所述制样台基座为底面直径 10mm、高10mm的圆柱体，该凸起的宽为0.2mm、高为1mm。
9.优选地，所述二样品制样台的凸起为一字形；所述三样品制样台的凸起为三叉形，所述四样品制样台的凸起为十字形；当二样品载网、三样品载网和四样品载网分别放置于二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台的制样台基座上时，相应的凸起能分别卡住一字槽、三叉槽和十字槽，且在样品滴制时该凸起能分隔样品。
10.优选地，在所述二样品载网、所述三样品载网和所述四样品载网上分别靠近一字槽、三叉槽和十字槽的部分减少一个网孔所在的区域作为第一区块，以第一区块为起始位置按照顺时针方向将其他区块依次定义为第二区块、第三区块乃至第四区块；相应地，与二样品载网、三样品载网或四样品载网的第一区块对应的二样品制样台、三样品制样台或四样品制样台上设置与第一区块对应的制样台特征标记；当二样品载网、三样品载网或四样品载网分别设置于二样品制样台、三样品制样台或四样品制样台时，第一区块与制样台特征标记所在区域相对应。
11.优选地，所述二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台的材质均为聚四氟乙烯或铝合金。
12.本发明还公开了一种上述的透射电镜多样品载网的制备方法，包括以下步骤：
13.步骤一：确定材质、厚度、筛网规格，选取载网类型；
14.步骤二：制作单样品载网本体；
15.加工成直径3mm、微孔70μm、厚0.03mm的金属片作为单样品载网本体；
16.步骤三：以单样品载网本体为基础，在所述单样品载网本体上设置一字槽、三叉槽或十字槽分别形成所述二样品载网、所述三样品载网或所述四样品载网；
17.步骤四：在所述二样品载网、所述三样品载网或所述四样品载网上分别喷镀一层有机支持膜，在有机支持模上再喷镀一层导电碳膜。
18.本发明还公开了一种上述透射电镜多样品载网的使用方法，需要与上述制样台相互配套，包括以下步骤：
19.步骤a：从二样品载网、三样品载网或四样品载中选定试验样品载网，制备该试验样品载网及其相应的制样台；
20.步骤b：试验样品载网设置第一区块及其它区块，在高倍光学显微镜下找到试验样品载网的第一区块及其它区块；
21.步骤c：在与试验样品载网配套的制样台上设置制样台特征标记，将试验样品载网安装相应的制样台上，确保第一区块与制样台特征标记所在区域相对应；
22.步骤d：进行两种、三种或四种不同样品的滴制，记录下不同区块所对应的样品；
23.步骤e：取下滴有不同样品的载网，安装在透射电镜样品杆上；
24.步骤f：将样品杆送进透射电镜真空腔内进行测试，测试时可通过电镜观察到的网孔特征定位区块，即定位了所对应的样品。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本发明公开了一种透射电镜多样品载网及其配套制样台、制备和使用方法，其中，透射电镜多样品载网与制样台配套使用，透射电镜多样品载网包括二样品载网、三样品载网和四样品载网，其中，二样品载网用于滴定制备最多2个样品，三样品载网用于滴定制备最多3个样品，四样品载网可用于滴定制备最多4个样品，大大提高了透射电镜载网的适用范围，能满足多样性测试的需要。本发明公开的透射电镜多样品载网及其配套制样台、制备和使用方法，大大提高了透射电镜测试效率，便于市场大规模生产。
附图说明
27.图1为现有技术提供的现在通用的透射电镜单样品载网本体的示意图；
28.图2为本发明实施例1提供的二样品载网、三样品载网和四样品载网之间的对比图，其中，图2(a)为二样品载网，图2(b)为三样品载网，图2(c)为四样品载网示意图；
29.图3为本发明实施例2提供的二样品载网制样台三视图，其中，图3(a)为二样品载网制样台的正视图，图3(b)为二样品载网制样台的侧视图，图3(c)为二样品载网制样台的俯视图；
30.图4为本发明实施例2提供的三样品载网制样台的俯视图；
31.图5为本发明实施例2提供的四样品载网制样台的俯视图；
32.图6为本发明实施例4提供的二样品载网实物图、六角片形貌fe2o3样品透射电镜图和立方形貌fe2o3样品透射电镜图之间的对比图，其中，图6(a)二样品载网实物图，以减少一个网孔所在的区域为第一区块，另一区域为第二区块；图6(b)为第一区块上的六角片形貌fe2o3样品透射电镜图，图6(c)为第二区块上的立方形貌fe2o3样品透射电镜图；
33.图7为本发明实施例4提供的三样品载网实物图、六角片形貌fe2o3样品透射电镜图、菱状形貌fe2o3样品透射电镜图和球状形貌fe2o3样品透射电镜图之间的对比图，其中，图7(a)为三样品载网实物图，以减少一个网孔所在的区域为第一区块，另两个区域按顺时针为第二区块和第三区块，图7(b)为第一区块上的六角片形貌 fe2o3样品透射电镜图，图7(c)为第二区块上的菱状形貌fe2o3样品透射电镜图，图 7(d)为第三区块上的球状形貌fe2o3样品透射电镜图；
34.图8为本发明实施例4提供的四样品载网实物图、六角片形貌fe2o3样品透射电镜图、菱状形貌fe2o3样品透射电镜图、球状形貌fe2o3样品透射电镜图和立方形貌 fe2o3样品透射电镜图之间的对比图，其中，图8(a)为四样品载网实物图，以减少一个网孔所在的区域为第一区块，另三个区域按顺时针为第二区块、第三区块和第四区块；图8(b)为第一区块上的六角片形貌fe2o3样品透射电镜图，图8(c)第二区块上的为菱状形貌fe2o3样品透射电镜图，图8(d)为第三区块上的球状形貌fe2o3样品透射电镜图，图8(e)为第四区块上的立方形貌fe2o3样品透射电镜图。
具体实施方式
35.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
36.现在通用的透射电镜载网一般直径为3mm，厚度为0.03mm左右，载网中间主要部分一般设计有规则排列的圆形或方形孔洞，目数一般在50目至1000目，如图1所示。其中，载网可以由不同的材质组成，比如铜网、钼网、镍网等，一般一片载网滴制一个样品。
37.常规上只能将一个样品滴定分散在载网上进行制备。单载网无法同时滴定多个样品。如果将多个样品分散在单载网上，样品间会造成相互污染，影响透射电镜测试。因此，每次测试都必须独立制样，然后送样进真空腔室测试。这样测试效率慢，多次送样也不便于腔体高真空度的维护。如果进行多样品送样，现有技术的解决方案是利用多头样品杆，每次装3
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4个样品载网在样品杆上。但是现有透射电镜载网应用的多头样品杆商业报价高昂，同时样品杆只能单角度倾转，并且倾转角度小，不能满足多样性测试的需要。
38.本发明提供了一种透射电镜多样品载网，能达到一次进杆测试多个样品的效果，且相较多头样品杆，成本低，提高了测试效率，有利于维护测试腔高真空度。
39.实施例1
40.实施例1提供一种透射电镜多样品载网，与制样台配套使用，下面对其结构进行详细描述。
41.参考图1，单样品载网本体为圆形载网片，直径为3mm、厚度为0.03mm，其具有只能滴定一个样品的局限性。参考图2，所述透射电镜多样品载网包括二样品载网、三样品载网和四样品载网，二样品载网、三样品载网和四样品载网均以单样品载网本体为基础，分别在单样品载网本体上设置一字槽、三叉槽和十字槽形成。
42.其中，二样品载网由在单样品载网本体的中间位置设置一字槽形成，该一字槽为条形槽，一字槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为2.4mm，可用于滴定制备最多2个样品，如图2(a)所示；当在透射电镜制样时，可将不同的样品分别滴定在二样品载网的一字槽的两侧。
43.三样品载网由在单样品载网本体设置三叉槽形成，所述三叉槽呈y字型，包括三条支叉槽，三条支叉槽以单样品载网本体的圆心为结合点，相互之间的夹角均为120 度，且三条支叉槽的长度相等，每条支叉槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为1.2mm，三条支叉槽将三样品载网均分为三个区域，可用于滴定制备最多3个样品，如图2(b)所示；在透射电镜制样时，可将最多三个样品分别滴定制作在三样品载网的三个区间。
44.四样品载网由在单样品载网本体设置十字槽形成，所述十字槽包括横向槽和竖向槽，横向槽和竖向槽相互垂直交叉，横向槽和竖向槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为 2.4mm，将四样品载网均分隔为四个区域，可用于滴定制备最多4个样品，如图2(c) 所示。
45.进一步地，所述一字槽、所述三叉槽和所述十字槽均为中空结构。
46.进一步地，在二样品载网、三样品载网和四样品载网上均覆一层支持膜，且该支持膜为有机膜。在支持膜上喷碳，提高支持膜的导电性。在含有支持膜的二样品载网、三样品载网和四样品载网喷碳得到的产品，称为碳支持膜载网。如果在制作支持膜时，在膜上制作了微孔的载网称为微栅载网。在微栅的基础上，如果再次叠加一层很薄的碳膜的载网称为超薄碳膜载网。其中，碳支持膜载网、微栅载网、超薄碳膜载网可作为透射电镜常规测试粉末样品所用的载网。
47.实施例2
48.实施例2提供一种制样台，与实施例1中的透射电镜多样品载网配套使用，下面对其结构进行详细描述。
49.为了避免在滴定多样品时，样品间相互影响，造成可能的污染，二样品载网、三样品载网和四样品载网分别配置有二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台。
50.参考图3(a)至3(c)，所述二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台均包括一制样台基座10，所述制样台基座10的中部设置有凸起20，所述制样台基座10 为底面直径10mm、高10mm的圆柱体，凸起(20)的宽为0.2mm、高为1mm。
51.具体地，所述二样品制样台的凸起20为一字形；所述三样品制样台的凸起20为三叉形，如图4所示；所述四样品制样台的凸起20为十字形，如图5所示。
52.当二样品载网、三样品载网和四样品载网分别放置于二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台的制样台基座上时，相应的凸起20能分别卡住一字槽、三叉槽和十字槽，且在样品滴制时该凸起20能分隔样品。
53.具体地，二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台的材质均为聚四氟乙烯或铝合金等。
54.为了便于在后续透射电镜测试时更好区分样品，尤其是同类型系列样品，在二样品载网、三样品载网和四样品载网及其配套的制样台上作了样品匹配定位设计。具体地，在二样品载网、三样品载网和四样品载网上分别靠近一字槽、三叉槽和十字槽的部分减少一个网孔所在的区域作为第一区块1，以第一区块1为起始位置按照顺时针方向将其他区块依次定义为第二区块2、第三区块3乃至第四区块4。相应地，与二样品载网、三样品载网或四样品载网的第一区块1对应的二样品制样台、三样品制样台或四样品制样台上设置与第一区块1对应的制样台特征标记100。
55.当二样品载网、三样品载网或四样品载网分别设置于二样品制样台、三样品制样台或四样品制样台时，第一区块1与制样台特征标记100所在区域相对应。
56.具体地，制样台特征标记100为直径为1mm的圆形标记，且靠近二样品制样台、三样品制样台或四样品制样台的边缘的位置设置。
57.此外，根据一字槽、三叉槽和十字槽等开槽类型以及以碳支持膜载网、微栅载网、超薄碳膜载网作为单样品载网本体的材质的不同，二样品载网、三样品载网和四样品载网均可分为碳支持膜载网、微栅载网、超薄碳膜载网等类型。
58.通过这种开槽分割的、选取铜、镍、钼等不同材质的、加工不同目数的载网，均在本发明要求保护的范围之内，其配合多样品载网的制样台、分隔滴定制备的方法，均在本发明要求保护的范围之内。
59.实施例3
60.实施例3提供一种透射电镜多样品载网的制备方法，制备成实施例1的透射电镜多样品载网，下面以二样品碳支持膜载网为例进行说明，包括以下步骤：
61.步骤一：确定材质、厚度、筛网规格，选取载网类型；
62.例如，选择铜材质、筛网规格为200目厚度为0.03mm的铜片作为原始载网。
63.步骤二：制作单样品载网本体；
64.例如，按模板尺寸将原始载网精密加工成直径3mm、微孔70μm、厚0.03mm的金属片作为单样品载网本体；
65.步骤三：以单样品载网本体为基础，在所述单样品载网本体上设置一字槽、三叉槽或十字槽分别形成所述二样品载网、所述三样品载网或所述四样品载网；
66.其中，所述一字槽是宽为0.2～0.5mm、长为2.4mm的条形槽；
67.所述三叉槽包括三条支叉槽，三条支叉槽以单样品载网本体的圆心为结合点，相互之间的夹角均为120度，每条支叉槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为1.2mm，三条支叉槽将三样品载网均分为三个区域；
68.所述四样品载网由在单样品载网本体设置十字槽形成，所述十字槽包括横向槽和竖向槽，横向槽和竖向槽相互垂直交叉，横向槽和竖向槽的宽度为0.2～0.5mm、长度为2.4mm，将四样品载网均分隔为四个区域；
69.例如，在所述单样品载网本体上开设一字槽，分割为两部分的铜片裸网作为二样品载网。
70.步骤四：在所述二样品载网、所述三样品载网或所述四样品载网上分别喷镀一层有机支持膜，在有机支持模上再喷镀一层导电碳膜。
71.例如：在二样品载网上喷镀一层如聚乙烯醇缩甲醛的有机支持膜，膜厚约10nm，在其上喷镀一层导电碳膜，膜厚约7nm。
72.实施例4
73.实施例4提供一种透射电镜多样品载网的使用方法，采用实施例1的透射电镜多样品载网，其中二样品载网、三样品载网和四样品载网分别配置有二样品制样台、三样品制样台和四样品制样台，该使用方法包括以下步骤：
74.步骤a：从二样品载网、三样品载网或四样品载中选定试验样品载网，制备该试验样品载网及其相应的制样台；
75.步骤b：在高倍光学显微镜下，找到试验样品载网的第一区块1及其它区块；
76.步骤c：将试验样品载网安装相应的制样台上，确保第一区块1与制样台特征标记100所在区域相对应；
77.步骤d：进行两种、三种或四种不同样品的滴制，记录下不同区块所对应的样品；
78.步骤e：取下滴有不同样品的载网，按照常规方法安装在透射电镜样品杆上；
79.步骤f：将样品杆送进透射电镜真空腔内进行测试，测试时可通过电镜观察到的网孔特征定位区块，即定位了所对应的样品。
80.具体地，以二样品载网为例，简述滴制分散过程：(1)准备好二样品载网(1片) 和二样品载网制样台；(2)在高倍光学显微镜下，找到二样品载网的第一区块(如前述定义，即减少一个网孔的区块)；(3)将二样品载网安装在二样品载网制样台上，确保第一区块对齐制样台带有圆形标记的一侧；(4)进行两种不同样品的滴制，记录下不同区块所对应的样品；(5)取下滴有两种不同样品的载网，按照常规方法安装在透射电镜样品杆上；(6)将样品杆送进透射电镜真空腔内进行测试，测试时可通过电镜观察到的网孔特征定位区块，即定位了所对应的样品。
81.关于技术效果的说明：
82.为了验证技术效果，分别用覆盖有微孔支持膜的二样品载网、三样品载网和四样品载网进行实验，验证可在同一片载网上滴定2至4种样品、送入透射电镜中进行测试、且制样过程及测试过程中样品间互相不影响。
83.图6(a)所示为被一字槽分隔为两部分二样品铜载网实物图，利用二样品载网制样台，在载网上左右两部分分别滴定了两种不同的样品，即六角片形貌的fe2o3样品和立方形
貌的fe2o3样品。
84.然后将滴有两个样品的载网送入透射电镜测试腔中。经透射电镜测试多个位置，左半部分载网上的样品均为六角片形貌fe2o3颗粒，如图6(b)所示。
85.右半部分载网上的样品均为立方形貌fe2o3颗粒如图6(c)所示，两边样品没有互相干扰影响。
86.图7(a)所示为三样品载网实物图，经过测试，可观察到无相互干扰的三个样品，即六角片形貌fe2o3颗粒如图7(b)所示，菱状形貌fe2o3颗粒如图7(c)所示，以及球状形貌fe2o3颗粒如图7(d)所示。
87.图8(a)所示为四样品载网实物图，经过测试，可观察到无相互干扰的四个样品，即六角片形貌fe2o3颗粒如图8(b)所示，菱状形貌fe2o3颗粒如图8(c)所示，球状形貌fe2o3颗粒如图8(d)所示，以及立方形貌fe2o3颗粒如图8(e)所示。
88.上述实验验证了二样品载网、三样品载网和四样品载网可实现所设计的功能。一次送入2至4个样品进行测试，大大提高了透射电镜测试效率。此类载网加工成本较低，便于市场大规模生产，将对价格高昂的多样品杆造成一定的冲击。
89.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。